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总第174期2018年第18期现代工业经济与信息化Modem Industrial Ecnnomy and Inf0HnationizationTotaI of 174No．18．2018工业设计DOl：10．16525／j．cnki．14—1362／n．2018．18。14基于双往复丝杠机构的便携式水果采摘机械的设计刘丁宁， 赵红霞， 钟昊天， 高国强， 杜克祥， 袁江雄， 唐梦园(井冈山大学机电工程学院， 江西吉安343009)摘要：针对现有辅助人工采摘机械存在结构较为复杂与可靠性差的问题，设计一款基于往复丝杠机构的半自动化便携式水果采摘机械。研究采用机械产品的数字化设计思路，由一个伺服电机提供动力，齿轮传动、特殊螺旋传动、连杆传动三种传动机构相组合，构成一组单驱动实...
总第174期2018年第18期现代工业经济与信息化Modem Industrial Ecnnomy and Inf0HnationizationTotaI of 174No．18．2018工业设计DOl：10．16525／j．cnki．141362／n．2018．18。14基于双往复丝杠机构的便携式水果采摘机械的设计刘丁宁， 赵红霞， 钟昊天， 高国强， 杜克祥， 袁江雄， 唐梦园(井冈山大学机电工程学院， 江西吉安343009)摘要：针对现有辅助人工采摘机械存在结构较为复杂与可靠性差的问题，设计一款基于往复丝杠机构的半自动化便携式水果采摘机械。研究采用机械产品的数字化设计思路，由一个伺服电机提供动力，齿轮传动、特殊螺旋传动、连杆传动三种传动机构相组合，构成一组单驱动实现多种运动状态的传动装置，完成采摘爪的抓、拧、扯三个动作。该产品结构紧密相连，体积小，操作便捷快捷，大幅度的降低了人工劳动强度，拥有非常良好的应用前景和推广价值。关键词：半自动化；往复丝杠；机械爪；辅助人工采摘中图分类号：THl22 文献标识码：A 文章编号：20950748(2018)180033一02引言我国是苹果生产大国，然而，目前绝大部分苹果采用纯手工采摘，效率低下，劳动强度大，需要弯腰或爬高，具有一定的危险性。现有的苹果采摘机械大多功能单一，可靠性差，效率不高，难以满足果农的实际要。国外发达国家的苹果采摘机械体型大，且价格昂贵，使用技术方面的要求较高，不适合我国作业条件。随着人力成本的提高，果农对水果采摘机械的需求也日益提高。本研究旨在设计一种半自动化便携式水果采摘杆，通过手柄上按钮就能完成水果的采摘工作，对减轻劳动强度、促进苹果产业高质量发展具备极其重大的应用价值⋯。1 系统构成及总体工作原理如图1所示，该机具由采摘机械爪、伸缩杆、手柄、控制器、落果收集及缓冲装置五大部分所组成。机械爪的夹持机构关节处装有扭簧，使夹紧力度控制在一些范围内，具有一定的自适应作用，防止对果实造成物理损伤。在靠近伸缩杆的丝杠螺母底端安装了一个微动开关，用于校准机械爪的初始位置，防止机械累积误差。采用肠胃式收集装置，使果实经过缓冲环后储存在收集馕中。机械爪的运动过程，在伺服电机的驱动下，经过齿轮传动和特殊螺旋传动带动机械爪旋转，使两丝杠螺收稿日期：2()181卜10第一作者简介：刘丁宁(1992一)，女，硕士，助理实验师，研究方向为逆向工程。通讯作者：赵红霞(1971一)，女，博士后，教授，研究方向为机械电子工程。母完成周期性的旋转和直线运动，通过连杆传动实现机械爪的收缩和扩张。初始状态为张开状态，短按按钮机械爪收缩后扯，碰到微动开关后机械爪张开，使果实通过落果收集及缓冲装置到收集馕中，同时机械爪恢复到初始张开位置，即完成一次采摘任务乜]。卜一末端执行机构；2一扭簧；3一短连杆；4一丝杆螺母；5一长连杆；6一下爪盘；7一齿轮组；8伺服电机器；9一背带；lO一伸缩杆；11一握把；12一收集馕；13一缓冲环；14一运输装置；15一往复丝杆；16一滑杆；17一上爪盘；18一轴承套图1 简易总体结构示意图2机械爪的传动机构设计2．1双往复丝杠机构往复丝杠在不改变主轴转动方向前提下，使滑块实现往复运动。如下页图2所示，两段往复丝杠可使两丝杠螺母的相对位置不同，形成一种时而远离、时而靠近、时而相对静止的奇妙运动现象。该机械爪的设计也是在此机构的基础上完成的。2．2连杆机构如下页图3所示，连杆机构是用铰链、滑道方万方数据
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